多路温度巡回检测电路设计

1、多路温度巡回检测电路设计摘要:本文叙述的是一个八路温度信号进行巡回检测电路设计。电路包括多谐振荡电路，led测 量点显示电路，巡回检测电路，传感器电路等四部分组成。在传感器电路中使用的温 度传感器把被检测信号变为电压信号，用模拟比较器把被检测信号进行处理，直接 用数字电压表测出与温度值对应的电压值，并显示出该点是第几路检测点。本设计 电路简里，可在生活生产中广泛使用关键字：温度传感器；巡回检测；数据采集； 驱动显示；一、概述温度测量与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用，经常需要对生产过 程或运行状态的各种工作参数实时进行巡回检测、监视并报警，以确保系统的稳定 可靠性。利用单片机技术的温

2、度测控仪以其体积小、可靠性高而被广泛采用。随着 社会主义市场经济的发展，很多生产设备、生产线、仓库、热工装置等需要温度测量。 目前检测温度一般采 用热电偶或热敏电阻作为传感器。这种传感器至显示之间一般都 用专用的温度补偿导线，而温度补偿导线价格很贵，并且线路太长也会影响测量精度。在实际应用中往往需要对较远处的温度信号进行监视。本设计完成八点温度巡回检测，测温范围为0c100c,相对误差1%,并能用 led数码管显示出“第几路测量点“o二、方案论证方案一：本设计原理框图如图1所示:通过计数、译码、显示电路显示 第几路测试图1多路温度巡回检测电路原理本方案采用数模转换及数字信号锁存技术。当需要显示

3、指定通道数据时便选通相应的 锁存器。同时数码管显示所选通的通道数。此方案控制简单，无需555做时钟振 荡，a/d转换器也不许控制转换时序，只需一直处于转换状态即可。但是由于a/d 转换器的转换精度限制，以及转换最小时长的限制使得最后输出的电压值的实时性和 精度得不到保证。故舍弃本方案。图1多路温度巡回检测电路原理框图2三、电路设计1、温度传感器ad590电路温度传感器ad590是电流型集成温度传感器的代表，即产生一个与绝对温度成 正比的电流输出。其输出电流是以绝对温度零度（273 ）为基准，每增加 它会增加1 |1a输出电流，因此在室温25时，其输出电流lout=（273+25）=298jli

4、 ao利用了电压射随器及电压放大器，电压射随器把电信号采集进来，电压放大器 把电信 号进行放大，放大倍数为p=r20 / r19 =100/10=10将信号放大，对温度的 变化更加的敏 感。传感器的设计如图2所示：图3传感器内部电路2、电压数据选通电路需要输出的测量电压通过模拟开关cd4051的通道选择而选择不同的传感器测量 值。cd4051相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的3位地址码 abc来决定。其真值表见表1o“inh是禁止端，当inh” =1时，各通道均不接通。此外，cd4051还设有另外一个电源端vee,以作为电平位移时使用，从而使得通常在单 组电源供电条件下工作的c

5、mos电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关，并 使这种多路开关可传 输峰一峰值达15v的交流信号。例如，若模拟开关的供电电源 vdd= + 5v, vss=0v,当vee= - 5v时,只要对此模拟开关施加05v的数字控制 信号，就可控制幅度范围为-5v+ 5v的模拟信号。电压数据选通电路原理图如图4所示。图4 4051的引脚图表1 4051真值表输入状态接通通道inhcba0000“0”00010010“2”0011“3”0100“4”0101“5”0110“6”01111均不接通3、计数、译码、显示电路计数器74161接受555单稳态脉冲发生电路的技术脉冲而时刻改变输出值。输出 信号

6、同 时供给模拟开关4051和bcd译码器7448的作用下，通过此译码方式将显示 和模拟开关选通的通道同步达到设计要求。计数器本为16进制，本设计只需8进制 循环，所以高四第一高位就舍弃不接，这样并不影响电路正常工作。计数、译码、显 示电路原理图如图5所示。图5计数、译码及通道显示译码器输出端（ya-yg）为高电平有效，可驱动灯缓冲器或共阴极vled。当要求 输出。15时，消隐输入（bi）应为高电平或开路，对于输出为0时还要求脉冲消隐输 入（rbi）为高电平或者开路。当bi为低电平时，不管其他输入端状态如何，ya-yg均为低电平。当rbi和地址端（a0-a3）均为低电平，并且灯测试输入端（lt）

7、为高电平时， ya-yg为低电平，脉冲消隐输出（rbo）也变为低电平。当bi为高电平或开路时，lt为低电平可使ya-yg均为高电平。7448引脚图如图6所示：图6 7448引脚图计数器74161的清除端是异步的。当清除端clear为低电平时，不管时钟端 clock状态如何，即可完成清除功能。74161的预置是同步的。当置入控制器load 为低电平 时，在clock上升沿作用下，输出端qa-qd与数据输入端a-d相一致。 74161的计数 是同步的，靠clock同时加在四个触发器上而实现的。当enp、ent 跳变与clock无关。74161有超前进位功能。当计数溢出时，进位输出端（rco） 输出

8、一个高电平脉冲，其宽度为qa的高电平部分。其管脚图如图7所示，其引脚功 能如下所示。pco ：进位输出端clock :时钟输入端clear ：异步清除输入端enp ：计数控制端ent ：计数控制端abcd ：并行数据输入端load ：同步并行置入控制qa-qd ：输出端图7 74161的引脚图本电路显示部分采用用7段led显示器构成显示器，段选线控制显示的字符， 位选线控制显示位的亮或暗。数码管可以分为共阳极与共阴极两种，共阳极就是把 所有led的阳极连接到共同接点com,而每个led的阴极分别为a、b、c、d、e、 f、g及dp （小数点）；共阴极则是把所有led的阴极连接到共同接点com,

9、而每 个led的阳极分别为a、b、c、d、e、f、g及dp （小数点），如下图8所示。图87段码数码管原理图4、 振荡电路, vcc 0w rcin cc 2 vcc vcc23vcc3rcin3 1.1rc四、性能的测试1、传感器的性能测试传感器用来感受外界的温度变化，转换为电压信号。测试效果图如图9所示:cbirnel bt2-t：t1t2tim chrrel_a 360 83 e， v2s9 vreveriey/t as c e a a 3ascale v d vy position 0acdcac0 dcext tr-saers3vfi图9传感器测试系统如图9的显示结果，传感器正常工作

10、，有电压输出2、各路电压显示及选中通路的电压显示 如图10所示:图10各路电压及选中通路的测试图如上图所示，各个电压表采集了各路可变电阻的电压值。当虚拟开关的输入端 置零时，选择是0通道，所以模拟开关的输出显示为。通道的电压数值。证明模拟 开关正常工作。3、巡回电路测试如图11、12所示:图11巡回电路测试工工+一一13121110mqaqb8qdqeqfqg- 力21 jrnsn48i图12巡回电路测试由图11、12相比较，可见图11中输入译码器的bcd码为0011,所以选择3 路，图12输入译码器的bcd码为0111,所以选择7路。由振荡器和计数器可使得 循环系统正常工作。4、总体电路测试

11、如图13所rvq rvii1 1k 1 1k4rv：rv3 4ra rv5 rv6 rv lie4 1 -36ku3u4上4 一5;&- 小而方do qod1 q1d2 q2d3 q3rcenp ent，clk loadmr74161i i5553 or10,c225on图13总体电路测试如上图所示，整个电路正常工作。选择的第7通路，模拟开关输出的电压值与 ry 所接的电压表示数一致。五、结论、性价比根据实验结果，本次设计完成了 8路温度巡回检测。当任何一路传感器感应的电 压发生变化时，电压表都能及时的反应出来。模拟开关使得其输出端显示选中的通 路电压，由计数器和译码器使得系统实现巡回功能。除

12、了用这种方法外以还可以利 用单片机去实现此功能，单片机具有体积小，精度高等特点，方便控制和应用。 所以可以尝试一下其他的方法。六、课设体会及合理化建议这次课程设计我最大的感触与收获就是实际与书本上知识的差别。理论的理解与实际的联系是困难的。这样才能使我们更加重视理论与实际的结合。课程设计过 程中，我完成了设计要求的所有内容。在课设之前自己借阅了一些相关的书籍,在拿到任务书后立即参照有关资料对题目任务进行了比较详尽的分析，并拟定了初步方案，之后的电路设计,实物连接以及软件调试,我都是认真对待,力求通过自己的努力去理解问题，应该说每一步走来都有很深刻的印象，课设中通过具体的硬件和软件设计实验操作,使得我们把课本理论真实的运用到实践中。在本次而是在老师认真细心的引课程设计中，我觉得最有实际意义的并不是结果的成功,导下，理解并且找到解决问题的思路和方法，然后自己用心去做，都能够奔着实 师及其他老师，谢谢他们对我在题目中不明白的地方及时的解析和指导。相信通过 本次课程设计，每位同学的理论和实践水平都会有所的提高，能够使我们在今后 的学习和研究中更加出色。事求是的心态,积极的认真的去思考问题,探讨问题。在这里我要感谢高秀文老参考文献1赵茂泰.智能仪器原理及应用.北京：电子工业出版社，2004.72